Однако, наряду с преимуществами, метод наклонного бурения имеет ряд недостатков. К главным недостаткам можно отнести:

• отсутствие запасной (резервной) нитки ПП, т.е. безальтернативность при возможной аварии;

• необходимость глубокого (10 ÷ 40 м от дна) геотехнического бурения и детальных гидрогеологических изысканий;

• отсутствие надежных решений при проходе наклонным бурением галечниковых, валунных, илистых и карстовых грунтов;

• повышенные требования к устойчивости береговых откосов;

• возможность загрязнения водотока буровым раствором.

Поэтому очень важно, чтобы при проектировании ПП методом наклонного бурения правильно осознавались все положительные и отрицательные стороны применения нового метода и использовались в оптимальных условиях с экономической эффективностью при обеспечении минимального воздействия на окружающую среду.

В процессе проектирования и строительстве ПП методом наклонного бурения через судоходные реки необходимо выполнять весь комплекс исследований, присущий траншейному методу. Анализ материалов должен быть даже более основательным, чтобы не было сбоев в производстве работ по бурению. Следует учесть, что поскольку общепринятый срок эксплуатации бестраншейного ПП составляет 50 лет, то анализ и прогноз деформаций русла должен охватывать период по 50 лет и в ретроспективе и в перспективе. Особое внимание нужно уделять прогнозу горизонтальных смещений русла в створе перехода, а также деформации поверхности поймы.

При проектировании ПП методом наклонного бурения особую задачу также представляют геотехнические исследования литологического строения грунтов под дном реки и в этой связи - исследование формирования древнего русла реки и её поймы. После основных проектных работ и инженерных расчетов выполняются специальные расчеты, связанные с наклонным бурением, как то, величины минимального изгиба, радиусов, допустимых напряжений при протаскивании, плавучести и т.д.

Коммерческое время протаскивания определяется по формуле

t_комм^{протаск} = E*V_oпп + F, (15.14)

где E и F – коэффициенты определяемые по табл. 15.7.

Таблица 15.7. Значения временных параметров для протаскивания

Временные параметры	Категории сложности строительства перехода
Е = 0,02; F = 3	1 категория
Е = 0,03; F = 8,3	2 категория
Е = 0,05; F = 12	3 категория

Примечания. Категории сложности строительства перехода определяются следующими факторами. Для бурения пилотной скважины:

1^ая категория - мягкие и слабые породы, бурение в которых осуществляется посредством гидромониторного породоразрушающего инструмента;

2^ая категория - породы средней группы прочности, бурение в которых рекомендуется осуществлять с использованием породоразрушающего инструмента типа МС, МСЗ;

3^ая категория - породы с группой прочности выше средней, бурение в которых рекомендуется осуществлять с использованием породоразрушающего инструмента типа С, СЗ, Т. Категории сложности для расширения ствола определялись исходя из сложности геологических условий строительства подводного перехода и его размеров.

Все указанные в табл. 15.7 параметры расчета времени расширения справедливы для реализации одноэтапного расширения.

15.5. Метод микротоннелирования

Микротоннелирование широко используется для прокладки коммуникаций в различных условиях городской среды, где в зависимости от диаметра тоннельная проходка может быть использована для двух основных целей:

- полупроходной подземный канал внутренним диаметром 1,6 – 1,8 м с учётом возможного прохода ремонтных и эксплуатационных рабочих, в котором прокладывается система трубопроводов и различных коммуникаций (телефон, электрокабель и др.);

- проходной подземный канал диаметром более 2,0 м, где на стенках тоннеля или на специальных подставках (этажерках) размещаются трубопроводы, кабельные и проводные коммуникации и даже пути для перемещения рабочего микротранспорта.

Микротоннели в настоящее время обычно устраиваются способом продавливания или горной проходкой. Точность проходки тоннеля осуществляется компьютерным комплексом управления с применением системы лазерного ведения щита. Прокладка микротоннеля может осуществляться по сложному извилистому пути для обеспечения оптимального направления и выхода в необходимые по проекту точки. На рис 15.6 показана схема прокладки тоннеля через 10 участков подземной трассы.

Метод продавливания, как правило, применяется для устройства коротких тоннелей на расстоянии до 100 м, так как для продавливания тоннельных труб требуются большие усилия и прочные упоры для домкратов(см. рис. 15.7).

При строительстве тоннеля методом горных проходок его длина практически неограниченна, поэтому этот метод широко используется, как в дорожном строительстве, так и для прокладки трубопроводов. Например, в конце прошлого столетия был построен методом горной проходки подводный тоннель длиной 778 м с наружным диаметром 2,5 м (внутренний диаметр 2,0 м) под рекой Нева в Ленинградской области для нефтепроводов Балтийской Трубопроводной Системы (БТС-30) на глубине от 10 до 25 м.

В современном строительстве, как правило используют специальные полуавтоматические горно-проходческие комплексы (проходческие щиты).

В головной части проходческого щита имеется землеройное оборудование со сменными резцами экскаваторным или фрезерным рабочим органом, форма и прочность которых устанавливается в зависимости от состояния горных пород на пути прокладки тоннеля. В хвостовой части проходческой машины размещены механизмы для монтажа бетонных сегментов (тюбингов), с помощью которых создаётся единое тоннельное кольцо.

После проходки проходческим щитом определенного расстояния, кратного ширине тюбинга, пройденный участок тоннеля закрепляются бетонными сегментами. Перемещение проходческого щита осуществляется гидродомкратами, упирающихся в готовый участок бетонного тоннельного кольца.

Главное преимущество микротоннеля перед другими способами устройства подводных или подземных прокладок трубных и других коммуникаций заключается в следующем:

- сохранность окружающей среды;

- простота выполнения строительно-монтажных работ;

- удобство обслуживания и ремонта повреждённых участков трубопровода и коммуникаций, проложенных в тоннеле;

- при проходке тоннеля не требуется бурового раствора, так как нет сопротивления трению при установке тюбингов.

- можно применять в любых геологических условиях.

- обеспечивается долговечность трубопроводов и коммуникаций.

Достоинством этого метода является также то, что. В скальном грунте мелкие фракции – небольшая помеха для данного метода.

При устройстве тоннелей длиннее 100 м устраивают промежуточные домкратные станции (см. рис. 15.8).

Р ис. 15.8. Схема микротоннелирования подводного участка

Для гидроизоляции стен микротоннеля применяют двухкомпонентные полиуретановые пены повышенной консистенции со сверхбыстрым схватыванием для скрепления гидроизоляции конструкций в условиях доступа значительного количества грунтовых вод.

Технология микротоннелирования позволяет прокладывать трубопроводы в грунтах любой категории - от неустойчивых суглинков и водоносных песков до скальных пород. В зависимости от категории грунта подбирается соответствующий режущий орган проходческой машины, что позволяет добиться оптимальных скоростей и параметров проходки.

Передовая система управления комплексами обеспечивает удовлетворяющую самым высоким требованиям точность проходки и позволяет в каждый момент времени контролировать показатели, полностью характеризующие положение проходческого щита, параметры его движения, а также параметры работы его основных узлов и механизмов.

Проходческие комплексы построены по модульному принципу, что позволяет перебазировать их с одного объекта на другой и максимально сократить сроки монтажа оборудования

Каждый комплекс включает в себя: контейнер управления; отстойник; тельферную эстакаду; раму продавливания; транспортирующий и питающий насосы; тоннелепроходческий щит; соединительные линии; лазер; бентонитовый насос.

Разработка грунта ведется роторным рабочим органом. Из отстойника, расположенного на поверхности, вода по соединительным линиям подается питающим насосом в призабойную зону, где она смешивается с разработанным грунтом и транспортирующим насосом по соединительным линиям подается в отстойник. В отстойнике происходит осадка грунта, после чего вода снова используется в технологическом процессе, а осажденный грунт вывозится.

Поступательное движение проходческому щиту передается от рамы продавливания через став труб. Трубы потом остаются в грунте в качестве трубопровода.

Проходческий щит имеет управляемую головку, что позволяет изменять направление движения щита и прокладывать трубопроводы как по прямым, так и по искривленным трассам.

Широкое применение данного метода позволяет повышать надежность прокладываемых трубопроводов, экономить средства, сокращать сроки строительства и, что немаловажно, не наносит вреда окружающей среде.

15.6. Глубоководные морские трубопроводные системы

Освоение морских месторождений нефти и газа требует решения проблемы доставки добытого углеводородного сырья на берег, который обычно осуществляется подводными трубопроводными системами. Опыт эксплуатации и технико-экономический анализ показывает, что морской трубопроводный транспорт является в большинстве случаев самым эффективным по сравнению с другими видами транспорта.

Морское дно представляет собой сложный рельеф, где имеются глубоководные впадины и обширные плато, изрезанные оврагами и возвышенностями. Задача инженеров-строителей заключается в том, чтобы проложить трубопроводные линии с наименьшими затратами и с максимальной надёжности их эксплуатационных параметров. Обычно для прокладки трубопровода выбирается шельфовая зона, которая имеет вид, показанный на рис. 15.9.

Рис. 15.9. Геоморфологическая схема шельфа морского (океанского) дна

В настоящее время накоплен большой опыт строительства морских трубопроводов в Северном, Чёрном, Каспийском, Азовском морях, в Мексиканском заливе, на побережье о. Сахалин, через морские проливы, а также приобретен значительный опыт строительства подводных трубопроводов через крупные водохранилища и реки.

Строительство морских трубопроводов осуществляется способами, применяемыми при строительстве переходов через крупные реки и водохранилища (протаскиванием, свободным погружением, с опорных устройств), а также специальными методами, характерными для укладки глубоководных и значительной протяженности (до нескольких сотен километров) подводных трубопроводов. К специальным относятся методы укладки трубопроводов с барж различных конструкций, оборудованных стрингерами, наклонными рампами, барабанами большого диаметра для намотки трубы; укладка трубопровода, оснащенного понтонами переменной и регулируемой плавучестями или с помощью различных типов поддерживающих устройств. Возможны также и комбинированные методы укладки морских трубопроводов, учитывающие преимущества того или иного метода. Каждый из перечисленных методов или их комбинация используются в зависимости от конкретных условий.

Наиболее распространенная конструкция морского трубопровода представляет собой заглубленную в дно трубу, предварительно покрытую изоляционным слоем и офутерованную бетонными скорлупами.

Необходимость заглубления морских трубопроводов связано с тем, что они могут быть повреждены в прибрежной зоне волновыми нагрузками и плавающими предметами (например, льдинами, фрагментами повреждённых конструкций и т.д.), тралами, якорями судов и тому подобным.

Укладка трубопровода выполняется в заранее подготовленную траншею либо размещая его непосредственно на дно с последующим заглублением, посредством гидроразмыва донного ложа или эрлифтирования околотрубного слоя грунта. Перед укладкой на трубопровод наносят защитное покрытие, и осуществляется его пригрузка против всплытия. Опыт строительства и эксплуатации морских трубопроводов показал, что лучшим решением для надёжности трубопровода является бетонное покрытие.